RTC Gerçek Zamanlı Saat Cipsleri - Amaç, Türleri ve Kullanım Örnekleri

Otomasyonla ilgili herhangi bir görevi gerçekleştirmek için genellikle belirli zaman aralıklarını saymanız gerekir. Bazen bu, saat veya makine döngülerinin belirli sayıda periyodunu sayarak yapılır.

Bununla birlikte, belirli bir frekansta takip etmelerine ve çoğunlukla kuvars rezonatörüne bağlı olmalarına rağmen, gerçek zamanlı operasyonlar gerçekleştirirken ve özellikle günün saatine bağlılarsa, zaman içinde değişirler. Bu sorunu çözmek için gerçek zamanlı saat veya RTC yongaları kullanın.

Bu ne

RTC (gerçek zamanlı saat, Rus gerçek zamanlı saat), “gerçek” birimlerde (saniye, dakika, saat vb.) Zamanı saymak için tasarlanmış bir mikro devre türüdür.

Harici olabilen, değiştirilebilir bir pil veya lityum pil şeklinde veya mikro devre muhafazasına entegre edilmiş güç kaynağına bağımlıdırlar (aşağıdaki fotoğrafa bakın). Zaman raporlaması için saat sinyalleri harici kuvars rezonatörve daha az sıklıkla - güç kaynağı ağından.

Okuma doğruluğu, dahili osilatörün veya harici kristal osilatörün kalitesine ve ayarlama doğruluğuna bağlıdır. Aynı zamanda, sırasıyla kuvars ve RTC'nin doğruluğu, hertz cinsinden değil, yüzde olarak değil, "ppm", örneğin ± 12 ppm, ± 50 ppm olarak belirtilir. Bu, Milyon Başına Parça, yani ortalama değerin milyon başına parça sayısı anlamına gelir.

Gerçek zamanlı saatler mikrodenetleyiciler temelinde uygulanabilir, ancak özel yongaların kullanımı güç tüketimini azaltabilir, çünkü uyku modunda (veya düşük güç modunda) çoğu mikrodenetleyici özel entegre devrelerden (IC) daha fazla güç tüketir. RTC'ler ayrıca mikro denetleyicinin kendisine de entegre edilebilir (STM32'deki gibi).

Bilgisayarınızdaki gerçek zamanlı saat sayesinde, ağ bağlantısı kesildikten sonraki saat ve tarih kapanmaz, bu durumda anakart üzerindeki konektöre takılı CR2032 pilden çalışırlar, ayrıca BIOS çipini besler, böylece ayarlanan ayarlar kaybolmaz.

sınıflandırma

RTC çiplerinin sınıflandırılması üreticiden üreticiye değişebilir. Bu tür üreticilerin en yaygın gerçek zamanlı saatleri: Maxim Integrated ve STMicroelectronics. Piyasada diğer şirketlerden mikroçipler var:

• Intersil Corporation (DC Renesas Elektronik);

• Cymbet (EnerChip ™ RTC hattı, ayırt edici özellik - dahili katı hal pil);

• NXP (takvimli RTC, I2C veya SPI protokollerini destekler)

• Zilog;

• Epson;

• Yarı iletken üzerinde.

Maxim Integrated, RTC çiplerinin sınıflandırılması için ana kriter olarak kontrol arayüzü türünü kullanır:

1. Seri kontrol arayüzlü RTC çipleri: I2C, 3 telli, SPI.

2. Paralel kontrol arayüzü ile:

• çoğullamalı adres / veri yolu ile;

• paylaşılan adres ve veri yollarıyla;

• 1 telli tek telli arayüz ile.

Ayrıca veri sunumu biçimine göre de sınıflandırabilirsiniz:

• Takvim. Tarih için YY-AA-GG ve saat, saat ve diğer formatları için HH-AA-SS şablonu;

• İkili. Sürekli bir ikili zaman birimi sayacı (saniye veya kesirleri) şeklinde.

Cihaz devresindeki mikro devrenin amacına ve türüne bağlı olarak, takvim temsiline sahip IC, normal bir saat olarak işlev görür ve ikili bir durumda, örneğin, zaman geçerliliği raporları, örneğin lisans geçerlilik süresi, garanti süresi veya bir şeyi kaydetmek için cihazlar (örneğin, elektrik sayaçları), örneğin, Maxim Integrated kataloğunda bunlara “Geçen Zaman Sayacı” denir - geçen zaman sayacı, böyle bir IC'nin örneği DS1683'tür.

Diğer durumlarda, gerçek zamanlı saat mikro devreleri işlevsellik veya diğer özelliklere göre sınıflandırılabilir:

• Dahili bir jeneratörün varlığı veya harici bir jeneratör (kuvars) kullanılması gerekir.

• Dahili bir güç kaynağının varlığı veya harici bir pil kullanma olasılığı ile

• "Harici" dünya ile dahili bellek ve iletişim protokollerinin türü ve boyutuna göre (yukarıda açıklanmıştır)

• Mikro devrenin dahili kayıtlarına erişmek için bir fantom (fantom) arayüzü ile (ayar, ayar modları veya değerleri okumak için).

• Diğer işlevler: bekçi köpeği, alarm, ikinci çıkış, güç kontrolü, harici pil şarj etme vb.

Ve son olarak, birçok üretici cihazlarını enerji tüketimi seviyesine göre sınıflandırır, ortalama olarak, mevcut tüketim 200 ila 1500 nA arasında değişir, ancak belirli IC ve üreticiye bağlı olarak bu aralıktan çıkabilir.

Amatör radyo uygulama

Gerçek zamanlı saatler genellikle Arduino ailesi gibi popüler geliştirme ve prototip platformları ile birlikte ve diğer herhangi bir mikrodenetleyicide cihaz geliştirirken ve ayrıca Raspberry Pi ailesi mikrobilgisayarlar ve benzerleri.

Bugün endüstri, RTC'li ayrı bir devre kartı veya kalkan şeklinde modüller üretiyor. Bu tip modüllerin avantajı, kartı yaymaya ve mikro devreyi, kablo demetini, pil tutucuyu vb.

Hem hazır cihazlar hem de maketler için kullanımı uygundur - bunları bağlamak için modüle bir tarak takarsanız veya kabloları doğrudan tahtadaki nikellere lehimlerseniz, fişli köprüler ve Dupont tipi konektörler kullanabilirsiniz (bkz. Devre kartlarını breadboard'lara hızlı bir şekilde monte etmek için ipuçları).

Arduino ve modern ev yapımı üreticiler arasında en yaygın olarak kullanılan Maxim Integrated gerçek zamanlı saat mikro devreleri ve bunlara dayanan modüller:

• DS1302;

• DS1307;

• DS3231.

Farklılıkları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

Gördüğünüz gibi, hepsi I2C veri yolu üzerinden mikrodenetleyici ve SPI üzerinden DS1302 ile iletişim kuruyor, ancak veri sayfasında "çoğu mikrodenetleyici için uygun basit bir 3 telli seri arabirim" yazıyor. Ve sadece bağlanabilir 10-13 iğneye kadar Arduinopimlerin atandığı SPI'dır, ancak çizimde kurulu diğerlerine göre devreler daha düşük olacaktır. Tüm teknik veriler ile bu IC'ler için veri setleri makaleye eklenmiştir.

Gerçek zamanlı yongalar için veri sayfaları:

• DS1302

• DS1307

• DS1307 (Rusça)

• DS3231

Arduino UNO, aşağıdaki şemada görebileceğiniz bu protokollerin her ikisini de destekler (sırasıyla SPI ve I2C için mor ve gri olarak işaretlenmiştir).

Ahududu pi gibi.

Bu, bu modüllerden herhangi birini her platformdan kullanabileceğiniz anlamına gelir. Modüllerin dış farklılıklarını aşağıdaki şekilde görebilirsiniz, ancak kartın düzeni farklı olabilir, IC işaretine bakın.

Arduino'nun RTC ile çalışabilmesi için bir kütüphaneye ihtiyacınız var, ancak standart Arduino IDE paketinde olmadığı için indirmeniz gerekiyor. Ağda, düşünülen IC'lerin her biri için kütüphaneler vardır ve seçebileceğiniz ve hangisinin karar vermeniz için daha uygun olacağı evrensel kütüphaneler vardır.

Evrensel kütüphane eklenmiş - iarduino_rtc.zip. IC türünün manuel olarak ayarlandığına ve DS1302 için bağlı olduğu sonuçlara dikkat edin:

include // Kütüphaneyi bağlama
iarduino_RTC süresi (RTC_DS3231); // DS3231 IC için bir zaman nesnesi oluşturma
iarduino_RTC süresi (RTC_DS1307); // DS1307 İÇİN
iarduino_RTC süresi (RTC_DS1302, RST, CLK, DAT); // DS1302 için.
// RST, CLK ve DAT yerine, arduino pinlerinin sayısı,
// saat modülünün ilgili pimlerinin bağlı olduğu

DS1302 diyagramı, sonuçların farklı olabileceğini bir kez daha hatırlıyor:

Ancak DS1307 ve DS3231 veri hattı sadece A5 ve A4 Arduino UNO pinlerine bağlanır (kartın diğer revizyonları ve versiyonları için bkz. Pin çıkışı).

Sonuç

Gerçek zamanlı saatler, herhangi bir sürecin bir programda başlaması gereken projeler yapmanıza izin verir. Pratik kullanım için hemen hemen her karmaşık projede böyle bir ihtiyaç vardır; bitkiler için otomatik bir sulama sistemi mi yoksa üretimdeki bir proses kontrol sistemi mi olduğu önemli değildir.

Parçaların düşük maliyeti ve bağlantı ve programlamanın basitliği nedeniyle, artık herkes bu sistemleri elektronik ve mikrodenetleyiciler hakkında derinlemesine bilgi sahibi olmadan uygulayabilir. Ancak bu, doğal sadeliği ile arduino olduğu için, yazılım ve donanımı incelemeye gerek olmadığı anlamına gelmez. Aksine, demir ve kod yapısı bilgisi, aynı zamanda daha az yer kaplayan daha hızlı ve daha karmaşık programlar yapmanıza izin verecektir.